Разработка методов обеспечения качества электроэнергии при несимметричных режимах в низковольтных электрических сетях

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мировой практике особое значение уделяется снабжению потребителей бесперебойной качественной электроэнергией и снижению потерь, возникающих вследствие ухудшения качества электроэнергии. В этом отношении в сфере энергетики пристальное внимание уделяется повышению эффективности генерации, передачи и потребления электроэнергии. В развитых странах мира «потери электроэнергии сосредоточены в основном в сетях 0,4-10 кВ, общая доля потерь в них, от суммарных, в целом составляет около 60 %»'. В мире особое внимание придаётся определению показателей качества электроэнергии с помощью специализированных средств измерений. В этой сфере осуществление направленных научно-исследовательских работ, в том числе направленных на разработку усовершенствованных алгоритмов расчета для определения уровня установившегося несимметричного режима в электрических сетях, создание методов и технических средств снижения несимметрии токов и напряжений, разработка средств измерения показателей качества электроэнергии в низковольтных электрических сетях являются одними из важнейших задач. С приобретением независимости республике особое внимание было уделено качественному развитию энергетики, являющейся одной из важнейших отраслей экономки, способствующих повышению её технико-технологического уровня на основе современных требований. В этой связи при учете электроэнергии в низковольтных электрических сетях были достигнуты определенные успехи, в том числе создано эффективное управление с использованием автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. Вместе с этим необходимо совершенствование, в том числе устройств повышения качества и снижения потерь электроэнергии в низковольтных электрических сетях. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан в 2017-2021 годах отмечены задачи «... улучшение обеспечения населения электрической энергией на основе строительства новых и модернизации действующих электрогенерирующих мощностей, обновления низковольтных электрических сетей и трансформаторных пунктов, а также реализация мер по улучшению обеспечения населения другими топливно-энергетическими ресурсами и расширение использования возобновляемых источников энергии»2. Осуществление этой задачи, в том числе создание устройств определения и устранения несимметричных режимов низковольтных электрических сетей и трансформаторных пунктов является одним из важнейших вопросов. Данное диссертационное исследование в определённой степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлении Президента №ПП-2661 от 23 ноября 2016 года «О Программе по дальнейшей модернизации и обновлению низковольтных электрических сетей на период 2017-2021 годы» и Постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №294 от 13 декабря 2010 года «О программе модернизации и обновления низковольтных электрических сетей на 2011-2015 годы», а также в других нормативноправовых документах, принятых в этой сфере. Целью исследования является разработка методов и средств обеспечения показателей качества электроэнергии при установившихся несимметричных режимах в низковольтных электрических сетях. Научная новизна исследования заключается в следующем: разработка методики оценки потерь при продольной и поперечной несимметрии в низковольтных электрических сетях; разработана схематическая конструкция электромагнитного преобразователя несимметрии трехфазного тока в напряжение; разработана метод обеспечения качества электроэнергии с использованием электромагнитного преобразователя несимметрии трехфазного тока в напряжение; разработано устройство «Malika-01», предназначенное для измерения показателей качества электроэнергии в низковольтных электрических сетях. Заключение На основе результатов исследований, проведённых по теме «Разработка методов обеспечения качества электроэнергии при несимметричных режимах в низковольтных электрических сетях» диссертации доктора философии (PhD) по техническим наукам, представлено следующее заключение: 1. Низковольтные распределительные сети напряжением 0,4 кВ работают в условиях значительной несимметрии токов и напряжений, обусловленных неравномерностью распределения однофазных нагрузок по фазам сети и случайным характером их работы, а также это приводит к значительному ухудшению показателей качества и даст возможность определения сопутствующим им дополнительным потерям электроэнергии. 2. Сделан анализ способов и технических средств, позволяющих обеспечить качество электроэнергии и снизить дополнительные потери в низковольтных сетях с несимметричными нагрузками. Обосновано, что наиболее эффективным техническим средством снижения несимметрии токов служат специальные симметрирующие устройства с автоматическим регулированием мощности по фазам. 3. Разработана методика оценки дополнительных потерь при продольной и поперечной несимметрии. Доказано, что при коэффициенте несимметрии токовой нагрузки по фазам Кн = 1.0 величина потерь в сети увеличивается более, чем на 30%, и эта зависимость близка к линейной. 4. Для комбинированного способа управления компенсацией реактивной мощности разработан электромагнитный преобразователь несимметрии трехфазного тока в напряжение, на конструкцию которого получен патент на изобретение IAP № 05383. Этот преобразователь даст возможность преобразования информации точнее по сравнению существующими в два раза выше. 5. При включении симметрирующего устройства определено, что в первом узле происходит уменьшение К21 15 %, Koi 17 %, Кр до 1,12, по сравнению с режимом работы сети без симметрирующего устройства. Таким образом, даст возможность наблюдения наибольшего симметрирующего эффекта при включении симметрирующего устройства в первом узле нагрузок. 6. Разработано устройство «Malika-01», которое предназначено для измерения показателей качества электроэнергии в низковольтных электрических сетях и получен патент РУз на полезную модель FAP № 01166. Внесен в Государственный реестр №05.13919-2016.